許繼電氣股份有限公司 孫運乾 徐艷艷 張雪詠 王曉娟

引言

現(xiàn)代化社會發(fā)展趨勢下我國社會經(jīng)濟有了跨越式發(fā)展及實質(zhì)化變革，供電穩(wěn)定性逐漸成為國民生活及企業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，如何保障電力企業(yè)供電穩(wěn)定性成為廣大學(xué)者積極討論的重要話題，其中備自投裝置可以在有效的時間內(nèi)不間斷供電，對促進(jìn)供電企業(yè)經(jīng)濟效益最大化及保障供電穩(wěn)定性而言具有現(xiàn)實意義。據(jù)此，本文對110kV變電站備自投裝置的應(yīng)用進(jìn)行討論。

1 110kV變電站備自投裝置邏輯分析

1.1 110kV備自投裝置介紹

變電站110kV備自投裝置通常所選用的備用電源有廠家直接供應(yīng)，并且該電源可以在并且在工作的過程中，自行進(jìn)行電源的裝載。變電站備自投裝置所使用的電源通常供應(yīng)于變電站主供應(yīng)電源故障或復(fù)合母線失壓狀態(tài)下，該備自投裝置可以在待機狀態(tài)自行判斷變電站是否出現(xiàn)故障或失壓，若出現(xiàn)上述問題，那么備自投裝置便會啟動，第一時間啟用備用電源并向變電站內(nèi)部的失壓母線進(jìn)行供電，備自投裝置在具體運行中以下述原則開展工作：

備自投裝置應(yīng)具有一定獨立性，變電站所使用的備自投裝置在設(shè)計過程中，需要通過測控裝置的分離處置，確保主電源在失壓后，備用電源可以第一時間接入主電源中工作；為防止母線電壓短時間降低，備用自投設(shè)備應(yīng)該設(shè)定延遲，并且比切斷外部故障所需的最長時間更長；當(dāng)主供電源進(jìn)線斷路器被人為切斷時，需要閉鎖備自投設(shè)備，與手動切斷線路斷路器閉鎖重合閘原理一樣，斷路器合后位置接點引入到備用自投裝置的閉鎖開入上，在進(jìn)線遙控或現(xiàn)場手動拉開斷路器時，接點從“0”變?yōu)椤?”，備用自投設(shè)備放電；備自投設(shè)備動作時，必須保證后備電源帶電并且沒有其他閉鎖條件[1]。在一般條件下，備用自投設(shè)備必須在任何時候都要確保線路帶電，避免變電站中所使用的備自投裝置在待機狀態(tài)下出現(xiàn)短時狀態(tài)延時放電。

1.2 110kV備自投裝置的基本邏輯

1.2.1 有壓、無壓條件及進(jìn)線無流條件

變電站內(nèi)部母線出現(xiàn)有壓條件后，那么會使得備自投裝置在設(shè)置過程中對于 Ubc和uac中自動設(shè)定母線為有壓定值狀態(tài)，通過這一狀態(tài)便可以判別母線及系統(tǒng)中，任一相是否處于帶電狀態(tài)；若備自投裝置所采集的線電壓Uab、Ubc與Uac均大于該母線有壓定值時，則判定母線或系統(tǒng)為三相帶電狀態(tài)，進(jìn)線有壓，即進(jìn)線的TV電壓高于進(jìn)線的設(shè)定電壓，用以判斷進(jìn)線有無電壓。

1.3 110kV變電站備自投裝置應(yīng)用方式

1.3.1 分段備自投方式

如圖1所示，I段母線與II甲段母線互為暗備用，IV段母線與V段母線互相為暗備用。（通常情況下，沒有負(fù)荷的備用電力叫做明備用，有負(fù)荷的備用電力叫做暗備用，兩個并聯(lián)的母線，可以通過熱后備斷路器進(jìn)行交換。）以下舉例說明QF5分段斷路器備投邏輯。

圖1 分段備自投方式主接線示意圖

1.3.2 分段備自投裝置動作邏輯

1.3.2.1 I段母線

備自投啟動。備自投設(shè)備在I段母線無壓和QF1斷路器無流的情況下，備自投裝置啟動。

跳開主供電源進(jìn)線。在備自投設(shè)備啟動后，通過延遲發(fā)送QF1斷路器跳閘指令，并發(fā)出“備自投設(shè)備跳QF1斷路器動作信號”。如果在跳閘等待期間QF1斷路器處于分開狀態(tài)，則立即進(jìn)行下一階段；如果在跳閘等待期已過，QF1斷路器仍然處于閉合狀態(tài)，則設(shè)備將會放電并返回。

合上QF5斷路器。確定QF1斷路器跳開后，QF1斷路器的跳閘指令被終止。如果備投設(shè)備投入“切其它設(shè)備”的控制字，那么設(shè)備就會發(fā)出切斷其它設(shè)備的指令，在斷開等待期間，如果設(shè)備被切斷，將繼續(xù)進(jìn)行下一步驟。經(jīng)延時發(fā)QF5斷路器的合閘指令，并發(fā)出“備自投設(shè)備合QF5斷路器動作”的指令。均衡負(fù)載功能判斷。當(dāng)“均分負(fù)荷”鍵關(guān)閉時，QF5備自投設(shè)備邏輯完成。如果輸入“均分負(fù)荷”控制字，設(shè)備探測到QF5斷路器合上，則設(shè)備偵測QF5斷路器閉合， III級母線有壓后斷開QF3，設(shè)定“備用自投裝置跳QF3斷路器動作”信號，或直接將“均分負(fù)荷”發(fā)送至QF6備用自投設(shè)備，備自投設(shè)備邏輯完成，QF6備自投設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行均分負(fù)載。

1.3.2.2 II甲段母線

I段母線的暗備操作邏輯與II甲段母線一樣，沒有均衡負(fù)載的作用。

2 變壓器備自投方式

變壓器備自投方式主接線示意圖如圖2所示。

從圖2可以看出，A站備自投裝置的變壓器備自投方式主要用于兩臺變壓器互為明備用。

圖2 變壓器備自投方式主接線示意圖

2.1 變壓器備自投模式操作邏輯

2.1.1 T1變壓器運行、T2變壓器明備用

當(dāng)變電站中的備自投裝置在待機狀態(tài)下被重新啟用后，那么便可以檢測到該變電站母線1段，不會出現(xiàn)失壓狀態(tài)，并且母線二段出現(xiàn)失壓狀態(tài)，且無電流通過，此時備自投裝置會在靜默后自行啟動。合上QF2斷路器。確認(rèn)QF4斷路器已合上，并發(fā)出QF2斷路器合閘脈沖，并發(fā)出“備自投裝置合QF2斷路器動作”信號。在跳開主攻電源線路后，可以選擇斷路器調(diào)控變電站中的備自投裝置，當(dāng)裝置一旦啟用后，那么便會出現(xiàn)QF1斷路器經(jīng)過短暫的延時跳閘，進(jìn)而發(fā)出電流信號“備自投裝置QF1斷路器工作”，此時若開關(guān)處于跳閘狀態(tài)，那么變電站內(nèi)部的斷路店員則會通過分相，向變電站內(nèi)部發(fā)出指令，此時需要切除連接的斷路器，保證裝置進(jìn)入下一工作狀態(tài)。

備自邏輯完成。在滿足故障后加速切的情況下，QF2斷路器被切斷，設(shè)備判斷自動投遞邏輯失敗，否則進(jìn)行下一步驟。確認(rèn)QF2斷路器已成功關(guān)機，如果在“準(zhǔn)備就緒等待延遲”中，設(shè)備已完成自動啟動。備自投設(shè)備發(fā)出“T2變壓器明備成功”的信號，以備自投設(shè)備邏輯。

以上應(yīng)用實例只針對運行變壓器自身故障造成的母線失壓，實際應(yīng)用中還存在變壓器后備保護動作和分段偷跳兩種備投模式，下面對以下情況做簡單概述。

分段偷跳模式：QF5分段斷路器處于跳閘位置并且無流，II段母線三線無壓，T2電源有壓（T2電源有壓控制字投入），則補跳QF5分段斷路器，如果聯(lián)切功能投入時，同時跳開聯(lián)切的斷路器；確認(rèn)QF5分段斷路器跳開后，合上T2電源QF4高壓側(cè)斷路器，確認(rèn)T2電源QF4高壓側(cè)斷路器在合位后，備投裝置再合上T2電源QF2斷路器。

主變后備保護動作模式：T1后備保護動作，I段II段母線電壓三線均無壓，T1電源無流，T2電源有壓（T2電源有壓控制字投入），則補跳QF5分段斷路器，若此時聯(lián)切功能投入則同時跳需要聯(lián)切的斷路器；確認(rèn)QF5分段斷路器跳開后，合T2電源QF4高壓側(cè)斷路器，確認(rèn)T2電源QF4斷路器在合位后，備投裝置再合上T2電源QF2斷路器。

如果備投啟動跳QF1、QF5分段斷路器,在設(shè)定的時間段內(nèi)檢測到QF1、QF5斷路器合位不消失，設(shè)備會延時報“備自投QF1斷路器拒跳”或“備自投QF5斷路器拒跳”，裝置放電返回。

2.1.2 T1變壓器明備用，T2變壓器運行

“T1變壓器明備用、T2變壓器運行”動作邏輯同“T2變壓器明備用、T1變壓器運行”動作邏輯。

2.2 進(jìn)線備自投方式

2.2.1 進(jìn)線備自投方式主接線

進(jìn)線備自投方式主接線如圖3所示。

從圖3可以看出，進(jìn)線備自投方式主要用于兩條獨立進(jìn)線間互為明備用的情況下。

圖3 進(jìn)線備自投方式主接線示意圖

2.2.2 進(jìn)線備自投方式動作

2.2.2.1 進(jìn)線L1運行、進(jìn)線L2備用

當(dāng)I段母線、II母線無壓，U2有壓且I1無流時，等待延時后備自投裝置啟動。

跳開主供電源進(jìn)線。在備自投設(shè)備啟動后，通過延時跳出QF1斷路器，并同時發(fā)出“備自投裝置跳QF1斷路器”動作信號。如果QF1斷路器在等待跳閘期間處于分位狀態(tài)，則設(shè)備邏輯將直接進(jìn)行下一階段；如果在跳閘等待期已過，QF1斷路器仍然處于閉合狀態(tài)，裝置放電返回。

變電站內(nèi)部的備自投裝置要想進(jìn)入運行狀態(tài)，那么必然需要將變電站內(nèi)部電源主線路切斷，如上圖只有將QF1斷路器跳開后，確保KFC斷路器跳閘指令終止，這樣設(shè)備便可以發(fā)出切斷設(shè)備后的其他指令信號[2]。

合上QF2斷路器器。經(jīng)延時設(shè)備發(fā)出QF2斷路器的合閘指令，并發(fā)送合QF2斷路器的動作。

備自投裝置在邏輯完成過后，便可以通過內(nèi)部所自行設(shè)置的程序，在變電站內(nèi)部線路出現(xiàn)故障后加速階段。當(dāng)變電站內(nèi)部QF2斷路器被切斷后，那么便會顯示斷路器邏輯失敗，進(jìn)而造成裝置無法進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，母線恢復(fù)有電壓，備自投設(shè)備發(fā)出“進(jìn)線L2備投成功”信號，備自投邏輯完成。

2.2.2.2 進(jìn)線L1備用、進(jìn)線L2運行

“進(jìn)線L1備用、進(jìn)線L2運行”動作邏輯同“進(jìn)線L1運行、進(jìn)線L2備用”動作邏輯。

3 結(jié)語

綜上所述，對110kV變電站備自投裝置邏輯及備自投裝置基本原理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，介紹了備自投裝置的三種常用方式，并演示了每種備自投方式的動作邏輯，旨在為我國變電站備自投裝置應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。